Εμφάνιση απλής εγγραφής

dc.contributor.advisorΣταύρου, Σταύρος
dc.contributor.authorLiasis, Gregoris
dc.contributor.otherΛιασής, Γρηγόρης
dc.coverage.spatialΚύπροςel_GR
dc.date.accessioned2016-07-22
dc.date.accessioned2016-07-22T10:33:55Z
dc.date.available2016-07-22T10:33:55Z
dc.date.copyright2016-05
dc.date.issued2016-07-22
dc.identifier.isbn978-9963-695-45-4
dc.identifier.otherΔΚ-ΠΕΣ-2016-00002el_GR
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11128/2470
dc.descriptionIncludes bibliographical references.el_GR
dc.description.abstractResearch in computer vision and image processing is expanding in various fields. This expansion creates the need to develop robust methods for acquiring qualitative and quantitative information from natural or real world images that can be used without or little customization in a diversity of applications. In natural scenes, intensity heterogeneity and feature complexity often occurs, thus fully automated computerized image processing and analysis methods are considered challenging processes. Image segmentation and classification are common processes for extracting valuable information from the analysed images. In image segmentation methods, the presence of intensity heterogeneity may lead to overlaps between the regions of interest and background objects or present artefacts. In image classification methods, intensity heterogeneity may lead to misperceptions of the various classes. The algorithms presented in this thesis, address image segmentation and classification in the presence of intensity heterogeneity and feature complexity, with applicability in mammographic and remote sensing image analysis. The presented algorithms extract quantitative and qualitative information from the analysed scenes acquired from the selected domains where the images often include intensity heterogeneity and feature complexity. The proposed segmentation algorithms are based on active contour and level set methodologies. Two different approaches are followed for designing optimal models for automatic segmentation. In the first approach, pre-processing methods are designed to optimize the overall performance of active contour segmentation models. Image transformations are produced and indices from these representations are utilized to form optimized active contour segmentation models. Intensity heterogeneity is eliminated or reduced by designing spectral and spatial filters. The sensitivity of filter responses to the parameter selection is addressed by applying an automated scheme for tuning and optimizing the filter settings. Furthermore, the method addresses the variation of colour intensity values that may be present in the analysed image and often leads to inaccurate results, by utilizing information from various colour systems. This information is analysed and used to selectively detect regions of interest that very often are not delineated by the traditional active contour models. Moreover, active contour models often tend to be sensitive on initialization. Thus, a clustering method is developed and incorporated in the segmentation algorithm to design optimal initial level set contours and drive the ii propagation process faster to achieve better segmentations. Additionally, statistical measures are used for designing optimum post-processing morphological filters to eliminate any misleading information that still exists in the final segmentation mask. In the second approach, the presence of intensity heterogeneity in complex scenes is addressed by designing an optimized localized active contour model. The proposed segmentation model is based on the decomposition of the image into intrinsic components and the use of a kernel convolution function for eliminating or reducing the intensity heterogeneity artefact. A new energy minimization active contour model for image segmentation where the presence of intensity heterogeneity is corrected during the propagation process of the active contours is suggested. In the classification domain, statistical distributions of various texture descriptors and their combination are investigated with support vector machines for the development of an objective image and/or regions of interest classification framework. Integrating various sets of features is fundamental for achieving better classification performance thus a model for the optimal integration of multiple feature sets for image classification in the presence of intensity heterogeneity is proposed. This thesis also suggests how the proposed methods may be combined in a single framework for the quantitative and qualitative image analysis in real world applications. The optimized active contour segmentation methods are used in mammographic images for automatic breast region delineation and abnormalities extraction. In satellite images, the proposed methods are applied for building boundaries and building shadows extraction. Subsequently, this information is utilized for estimating the height of the corresponding building structures. The classification framework is applied for breast density characterization and breast abnormalities detection. In addition, a no-reference image quality assessment model is developed based on the proposed classification model for extracting useful information about the quality of the images under evaluation. In all the proposed models, special attention is given on the automation of the implemented methods and their ability to deal with big data of various classes. Experimental results are shown at each developed stage of the thesis.el_GR
dc.format.extentxiv, 190 σ. 30 εκ.el_GR
dc.languagegrel_GR
dc.language.isoenel_GR
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/closedAccessel_GR
dc.subjectΥπολογιστική όρασηel_GR
dc.subjectComputer visionel_GR
dc.subjectΕπεξεργασία εικόναςel_GR
dc.subjectImage processingel_GR
dc.titleOptimizing image segmentation and classification methods in the presence of intensity heterogeneity and feature complexityel_GR
dc.typeΔιδακτορική Διατριβήel_GR
dc.contributor.committeememberΠαττίχης, Κωνσταντίνος
dc.contributor.committeememberΤσαπατσούλης, Νικόλαος
dc.contributor.committeememberΚυριάκου, Ευθύβουλος
dc.contributor.committeememberΤάλιας, Μιχαήλ
dc.description.translatedabstractΗ έρευνα στην υπολογιστική όραση και επεξεργασία εικόνας επεκτείνεται σε διάφορους τομείς. Η επέκταση αυτή δημιουργεί την ανάγκη ανάπτυξης αποτελεσματικών μεθόδων για την εξαγωγή χρήσιμης ποσοτικά και ποιοτικά πληροφορίας από πραγματικές εικόνες που να έχουν παράλληλα την δυνατότητα να εφαρμοστούν με περιορισμένες η καθόλου προσαρμογές σε διάφορα πεδία. Οι σκηνές που αναπαριστώνται σε πραγματικές εικόνες συχνά παρουσιάζουν ετερογενής ένταση και πολύπλοκα χαρακτηριστικά. Αυτό καθιστά την ανάπτυξη αυτοματοποιημένων υπολογιστικών μεθόδων επεξεργασίας και ανάλυσης εικόνων ιδιαίτερα δύσκολη. Η κατάτμηση και ταξινόμηση εικόνων αποτελούν βασικές διαδικασίες εξαγωγής χρήσιμης πληροφορίας. Στις μεθόδους κατάτμησης η παρουσία ετερογενής έντασης μπορεί να οδηγήσει σε αλληλοεπικαλύψεις μεταξύ των περιοχών ενδιαφέροντος και του φόντου όπως επίσης και σε λανθασμένες κατατμήσεις. Στις μεθόδους ταξινόμησης η παρουσία ετερογενής έντασης μπορεί να οδηγήσει σε εσφαλμένη εκτίμηση της κατηγορίας που ανήκουν οι περιοχές ενδιαφέροντος. Οι αλγόριθμοι που παρουσιάζονται στην διατριβή αυτή πραγματεύονται την κατάτμηση και ταξινόμηση εικόνων στην παρουσία ετερογενής έντασης και πολυπλοκότητας με δυνατότητα εφαρμογής στην ανάλυση μαστογραφιών και δορυφορικών εικόνων. Εξάγουν χρήσιμη πληροφορία τόσο ποσοτικά όσο και ποιοτικά από τις υπό ανάλυση σκηνές που έχουν ληφθεί από τους συγκεκριμένους τομείς όπου οι εικόνες συνήθως παρουσιάζουν ετερογενής ένταση και πολυπλοκότητα. Οι προτεινόμενοι αλγόριθμοι κατάτμησης βασίζονται στις μεθοδολογίες ενεργών καμπυλών και στις συναρτήσεις συνόλου επιπέδου. Δύο διαφορετικές προσεγγίσεις ακολουθούνται για τον σχεδιασμό βέλτιστων αυτοματοποιημένων μοντέλων κατάτμησης. Στην πρώτη προσέγγιση αναπτύσσονται διαδικασίες προ-επεξεργασίας με στόχο να βελτιώσουν την συνολική απόδοση κατάτμησης των μοντέλων ενεργών καμπυλών. Οι εικόνες μετασχηματίζονται και δείκτες από τις αναπαραστάσεις αυτές κωδικοποιούνται και χρησιμοποιούνται για την ανάπτυξη βέλτιστων μοντέλων ενεργών καμπυλών κατάτμησης περιοχών ενδιαφέροντος. Η ετερογενής ένταση εξαλείφεται η μειώνεται με τον σχεδιασμό και την εφαρμογή χωρικών και φασματικών φίλτρων. Στην ανάπτυξη φίλτρων εικόνας είναι σημαντική η επιλογή των πιο κατάλληλων παραμέτρων και στην διατριβή αυτή προτείνεται μια αυτοματοποιημένη διεργασία προσέγγισης βέλτιστων ρυθμίσεων. Επιπλέον, η μέθοδος αντιμετωπίζει την διακύμανση της έντασης των χρωμάτων που μπορεί να υπάρχει στις εικόνες αξιολόγησης και συχνά οδηγεί σε ανακριβή iv αποτελέσματα, αξιοποιώντας πληροφορίες από διάφορα χρωματικά συστήματα. Η ανάλυση των πληροφοριών αυτών χρησιμοποιείται για τον εντοπισμό επιλεγμένων περιοχών ενδιαφέροντος που συχνά δεν μπορούν να οριοθετηθούν από τα παραδοσιακά μοντέλα ενεργών καμπυλών. Επιπλέον, τα μοντέλων ενεργών καμπυλών συχνά τείνουν να παρουσιάζουν ευαισθησία στην αρχικοποίηση τους. Έτσι ο αλγόριθμος κατάτμησης περιλαμβάνει μια μέθοδο τμηματοποίησης για τον σχεδιασμό βέλτιστων αρχικών ενεργών καμπυλών που οδηγεί την διάδοση των ενεργών καμπυλών στα όρια των περιοχών ενδιαφέροντος γρηγορότερα παρουσιάζοντας ταυτόχρονα μεγαλύτερη ακρίβεια. Επιπρόσθετα αναπτύσσεται μια μέθοδος τελικής επεξεργασίας για την αφαίρεση τυχόν παραπλανητικών τεχνουργημάτων, με την εφαρμογή μορφολογικών τελεστών όπου οι παράμετροι τους καθορίζονται αυτοματοποιημένα μετά από στατιστική ανάλυση. Στην δεύτερη προσέγγιση, η παρουσία ετερογενής έντασης αντιμετωπίζεται με τον σχεδιασμό ενός βέλτιστου τοπικού μοντέλου ενεργών καμπυλών. Το προτεινόμενο αυτό μοντέλο κατάτμησης βασίζεται στην ανάλυση των ενδογενή συστατικών της εικόνας όπου με την χρήση συναρτήσεων συνέλιξης η ετερογενής ένταση που θεωρείται ως τεχνούργημα χαμηλών συχνοτήτων εξαλείφεται η μειώνεται. Το προτεινόμενο τοπικό μοντέλο ενεργών καμπυλών περιλαμβάνει έναν νέο όρο ελαχιστοποίησης ενέργειας που παρέχει την δυνατότητα διόρθωσης της ετερογενής έντασης κατά την πορεία εξέλιξης των ενεργών καμπυλών. Στο πεδίο ταξινόμησης εικόνων η στατιστική κατανομή διαφόρων χαρακτηριστικών υφής και ο συνδυασμός τους διερευνάται διαμέσου των μηχανών υποστηρικτικών διανυσμάτων για την ανάπτυξη ενός αντικειμενικού μοντέλου κατηγοριοποίησης και χαρακτηρισμού. Ο συνδυασμός διαφόρων χαρακτηριστικών είναι θεμελιώδης για την καλύτερη απόδοση μεθόδων ταξινόμησης και έτσι στην έρευνα αυτή προτείνονται βέλτιστα μοντέλα συνδυασμού πολλαπλών χαρακτηριστικών για την ταξινόμηση περιοχών ενδιαφέροντος όπως παρουσιάζονται σε εικόνες που περιλαμβάνουν ετερογενής ένταση και πολυπλοκότητα. Η διατριβή αυτή πραγματεύεται επίσης πως οι προτεινόμενες μέθοδοι μπορούν να συνδυαστούν για την ποσοτική και ποιοτική ανάλυση πραγματικών εικόνων. Οι βελτιστοποιημένες μέθοδοι ενεργών καμπυλών αξιολογούνται στις μαστογραφίες για την οριοθέτηση της περιοχής του μαστού και την κατάτμηση ανωμαλιών. Σε δορυφορικές εικόνες οι προτεινόμενες μέθοδοι εφαρμόζονται για την κατάτμηση κτιρίων και των σκιών τους. Η πληροφορία αυτή στην συνέχεια χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του ύψους των υπό αναφορά κτιρίων. Το μοντέλο ταξινόμησης εφαρμόζεται μετά την κατάτμηση της περιοχής του μαστού για τον χαρακτηρισμό της πυκνότητας του μαστού και τον εντοπισμό v ανωμαλιών που μπορεί να παρουσιάζονται. Επιπρόσθετα, ένα αντικειμενικό μοντέλο αξιολόγησης της ποιότητας δορυφορικών εικόνων αναπτύσσεται με βάση το προτεινόμενο μοντέλο ταξινόμησης που παρέχει χρήσιμη πληροφορία ως προς την ποιότητα των υπό αξιολόγηση εικόνων. Σε όλα τα προτεινόμενα μοντέλα ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην αυτοματοποιημένη εφαρμογή τους και στην ικανότητα τους να διαχειρίζονται αποτελεσματικά μεγάλο αριθμό δεδομένων διαφορετικών κατηγοριών. Πειραματικά αποτελέσματα παρουσιάζονται σε όλα τα στάδια ανάπτυξης της διατριβής αυτής.el_GR
dc.format.typepdfel_GR


Αρχεία σε αυτό το τεκμήριο

Thumbnail

Αυτό το τεκμήριο εμφανίζεται στις ακόλουθες συλλογές

Εμφάνιση απλής εγγραφής